BIM技術(shù)在橋梁工程施工階段的應(yīng)用及其優(yōu)勢(shì)

谷杰敏

(山西路橋第八工程有限公司，山西 運(yùn)城 044000)

1 BIM技術(shù)的特征

(1)協(xié)調(diào)性，BIM技術(shù)可對(duì)建筑項(xiàng)目中出現(xiàn)的管線布置不合理等問題提出可行性建議，以此達(dá)到最佳協(xié)調(diào)效果。尤其在橋梁工程施工階段，交叉作業(yè)內(nèi)容較為復(fù)雜，若能依靠BIM技術(shù)開展施工項(xiàng)目，可促進(jìn)各施工主體的協(xié)調(diào)配合。

(2)可視化，BIM技術(shù)可根據(jù)建筑項(xiàng)目中的具體施工要求以及施工圖紙建立三維模型，以此幫助管理人員實(shí)現(xiàn)可視化操作，降低施工階段的失誤率。

(3)優(yōu)化性，BIM技術(shù)可針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行二次深化設(shè)計(jì)，以便在原有施工方案基礎(chǔ)上予以優(yōu)化，并且可從幾何規(guī)則、物理信息等部分進(jìn)行細(xì)化處理，最大化提升施工質(zhì)量。

(4)模擬性，BIM技術(shù)可對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)涉及到的各個(gè)場(chǎng)景予以模擬，包括橋梁節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)、建筑穩(wěn)定性的驗(yàn)證等，以此經(jīng)由模擬化操作確定施工方案是否合理。

2 BIM技術(shù)在橋梁工程施工階段的優(yōu)勢(shì)

2.1 增加施工管理規(guī)范性

BIM技術(shù)在橋梁工程施工階段的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)施工管理事項(xiàng)的規(guī)范化發(fā)展，并且可將施工技術(shù)轉(zhuǎn)化為可視化數(shù)據(jù)，以便制定出更加完善的施工方案。

2.2 降低施工方投入成本

橋梁工程施工單位在具體施工期間應(yīng)用BIM技術(shù)，可適當(dāng)降低投入成本，由此在縮短施工周期的基礎(chǔ)上提高施工方的經(jīng)濟(jì)效益。因此，BIM技術(shù)在橋梁工程施工階段有著顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

比如在廣西巴更大橋中，在BIM技術(shù)的協(xié)助下共計(jì)為施工單位節(jié)約了100萬元的投入成本，其施工時(shí)間也縮短了83 d。此外，在該項(xiàng)目中，還運(yùn)用BIM技術(shù)加強(qiáng)了參建方的溝通效果，最終促使該項(xiàng)目成為首屆中國(guó)建筑行業(yè)BIM大賽冠軍。

2.3 實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目可視化分析

在橋梁工程施工階段若能應(yīng)用BIM技術(shù)，可在原有基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的可視化分析，包括在橋梁材料的選擇以及橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面均可轉(zhuǎn)化為三維立體模型，進(jìn)而在可視化環(huán)境下，降低橋梁施工難度。尤其在裝配式橋梁項(xiàng)目中，可對(duì)預(yù)制構(gòu)件的科學(xué)性加以驗(yàn)證，由此提高橋梁施工水平。

3 BIM技術(shù)在橋梁工程施工階段的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 構(gòu)建橋梁工程BIM模型

橋梁工程作為我國(guó)建筑行業(yè)的重要組成部分，它的建設(shè)質(zhì)量直接影響著我國(guó)交通狀態(tài)，甚至?xí)?duì)人車出行安全產(chǎn)生密切關(guān)聯(lián)。因此，在橋梁工程施工階段要想保證橋梁施工質(zhì)量，應(yīng)善于應(yīng)用BIM技術(shù)。在具體操作期間，應(yīng)先行根據(jù)橋梁工程的施工要求構(gòu)建BIM模型，便于從模型中觀察橋梁結(jié)構(gòu)特征。

其主要步驟包括以下三點(diǎn)：(1)相關(guān)人員需要借助CAD制圖軟件繪制橋梁工程的施工圖；(2)結(jié)合施工圖構(gòu)建三維模型，并運(yùn)用“碰撞檢查”檢測(cè)施工圖是否符合實(shí)際施工要求；(3)根據(jù)施工圖上的具體標(biāo)識(shí)建立橋梁模型，尤其針對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)部分，務(wù)必保證BIM模型的細(xì)致化，由此增加BIM技術(shù)的可用性。

比如在瀘通長(zhǎng)江大橋項(xiàng)目中，在主航道橋上重點(diǎn)采用了BIM技術(shù)，并在后期對(duì)長(zhǎng)達(dá)11.072 km的全橋建立了BIM模型。同時(shí)，還對(duì)此項(xiàng)目中應(yīng)用的“箱桁結(jié)構(gòu)”進(jìn)行了全面管理，由此證實(shí)BIM技術(shù)的確可對(duì)橋梁施工工程質(zhì)量的提升提供重要助力，并且還可搭配“GIS”系統(tǒng)對(duì)橋梁工程中各構(gòu)件的位置進(jìn)行確定，最終促使整個(gè)工程項(xiàng)目突顯出一定的數(shù)字化管理優(yōu)勢(shì)。此外，在該項(xiàng)目中還借助BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了LOD精準(zhǔn)定位，由此杜絕施工方反復(fù)建模現(xiàn)象，在具體分析中，兩種結(jié)構(gòu)在BIM模型對(duì)比中以LOD300作為最優(yōu)模型構(gòu)建深度，如表1所示。

表1 瀘通長(zhǎng)江大橋BIM模型LOD建模深度規(guī)定

3.2 科學(xué)制定BIM應(yīng)用方案

在橋梁施工過程中，要想確保BIM技術(shù)展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)，應(yīng)科學(xué)制定應(yīng)用方案，以此逐步完成BIM技術(shù)操作任務(wù)，并為橋梁工程施工人員提供重要的參考依據(jù)。

以徐州橋梁工程為例長(zhǎng)為586 m且工期在32個(gè)月、總造價(jià)為3.13億元，在該項(xiàng)目中，主橋選用的建筑結(jié)構(gòu)為“斜拉式”，其箱梁結(jié)構(gòu)為“單箱三室”。為了確保該項(xiàng)目在造價(jià)標(biāo)準(zhǔn)下?lián)碛辛己玫氖┕べ|(zhì)量，著重在模板受力方面應(yīng)用BIM技術(shù)，并結(jié)合BIM技術(shù)的分析結(jié)果對(duì)模板施工方案進(jìn)行了微調(diào)，由此增加了模板強(qiáng)度，促使整個(gè)橋梁工程在穩(wěn)定的模板輔助下始終保持良性狀態(tài)。只有在塔身模板施工中降低脹模狀況的出現(xiàn)，才能提升施工質(zhì)量。在實(shí)際操作中，由于整個(gè)橋梁工程中的橋面寬度高達(dá)38.5 m，故而在具體施工階段需要依靠BIM技術(shù)把控橋面的抗壓強(qiáng)度。經(jīng)過分析后發(fā)現(xiàn)橋面可承載150 MPa的荷載，由此確定在竣工后橋面具有一定的穩(wěn)固度。

3.3 精準(zhǔn)模擬施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境

在橋梁工程施工中應(yīng)用BIM技術(shù)時(shí)，還可對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的具體環(huán)境加以模擬，以此為參建主體的協(xié)調(diào)工作起到一定的促進(jìn)作用，避免出現(xiàn)承包方、施工方溝通不到位后果，降低工程項(xiàng)目的可控度。一方面，它可對(duì)橋梁工程施工階段涉及到的鋼筋、混凝土等材料的實(shí)際使用數(shù)量進(jìn)行合理配置，避免增加施工方材料采購(gòu)資金負(fù)擔(dān)。另一方面，可在協(xié)同作業(yè)的基礎(chǔ)上保證施工安全性。

比如在橋梁施工中要求塔式起重機(jī)的尾部與施工區(qū)域的間距應(yīng)高于0.6 m，且臂端與其余起重機(jī)的距離也應(yīng)保持在2 m之上。對(duì)此，可依據(jù)BIM技術(shù)對(duì)施工環(huán)境的潛在安全隱患進(jìn)行評(píng)估，包括是否在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)存在人員停留或違規(guī)操作行為，進(jìn)而避免發(fā)生安全事故，最大化保障施工人員的人身安全。因此，橋梁施工階段可運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境予以模擬，便于從安全分析數(shù)據(jù)中實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)的合理化控制。

3.4 打造施工全面管理模式

BIM技術(shù)的應(yīng)用可對(duì)橋梁工程施工中的施工進(jìn)度、施工材料、施工成本等部分實(shí)施全過程管理，由此確保橋梁工程在其施工部分能夠始終處于良好的管理狀態(tài)下。其中在施工進(jìn)度管理工作中，管理者可加強(qiáng)施工規(guī)劃與施工周期的關(guān)聯(lián)，一旦出現(xiàn)工期延長(zhǎng)或提前現(xiàn)象，將立即給出預(yù)警，以此幫助管理者重新調(diào)整施工方案。

而在施工材料管理期間，BIM技術(shù)可明確給出具體的材料用量，并對(duì)材料的尺寸給出詳細(xì)規(guī)定，降低后續(xù)工程返工率。至于施工成本的管理，BIM技術(shù)的應(yīng)用可在節(jié)能前提下為施工方設(shè)置“分段式”資金需求計(jì)劃。此外，還可運(yùn)用無人機(jī)依據(jù)BIM技術(shù)對(duì)橋梁工程量進(jìn)行計(jì)算，這樣一來，可有效加強(qiáng)工程管理效果，避免因管理不到位而造成橋梁質(zhì)量受損或面臨巨大虧損問題。同時(shí)，在預(yù)留孔與凈高分析中也有著較為顯著的實(shí)用價(jià)值?；诖耍瑯蛄汗こ淘趯?shí)際施工階段理應(yīng)擴(kuò)大BIM技術(shù)的應(yīng)用范圍，最終促使我國(guó)建筑行業(yè)不斷朝著信息化、智能化方向發(fā)展，滿足時(shí)代發(fā)展需求。

4 結(jié) 論

綜上所述，在橋梁工程施工階段若能充分應(yīng)用BIM技術(shù)，不但有利于提高施工管理水平，而且還可規(guī)避不必要的施工風(fēng)險(xiǎn)，以此增加施工安全性。對(duì)此，應(yīng)從構(gòu)建BIM模型、制定BIM應(yīng)用方案、模擬施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、打造全面管理模式等方面著手，促使我國(guó)橋梁工程施工內(nèi)容得到有效落實(shí)，促進(jìn)建筑業(yè)的興旺發(fā)展。